CN105245194B - 基于DSP和LabVIEW的双相锁相放大器 - Google Patents

Abstract

基于DSP和LabVIEW的数字双相锁相放大器，属于微弱信号检测领域。为了解决现有中低端双相锁相放大器对被噪声湮没的已知频率的微弱正弦信号的检测效果不够好的问题。它包括：信号调理模块对被测信号进行放大、低通滤波和直流偏置后输入至DSP模块；DSP模块，用于对调理后的被测信号进行采样，获得被测信号序列；产生和被测信号同频率的正弦参考信号序列和余弦参考信号序列，并分别与被测信号序列进行乘法运算，将两路乘法运算的结果发送；LabVIEW软件模块，用于接收两路乘法运算的结果，并对其进行低通滤波，得到稳定的直流常量，根据直流常量求出被测信号的幅值和相位，显示被测信号的幅值、相位和波形。用于检测被噪声湮没的微弱信号。

Description

基于DSP和LabVIEW的双相锁相放大器

技术领域

本发明属于微弱信号检测领域，特别涉及一种基于DSP和LabVIEW的双相锁相放大器。

背景技术

锁相放大器是以相干检测技术为基础，利用参考信号频率与被测信号频率相关，与噪声频率不相关，进而从较强的噪声背景中提取出有用信号的一种装置，是检测被噪声湮没的微弱信号的最有效手段。目前，锁相放大器广泛应用于微弱电压电流信号检测、污染气体检测、微量物质浓度检测(如：叶绿素，细菌等)、医学检测、光信号检测、光源散射特性测量等研究。

传统锁相放大器完全采用模拟元器件实现，模拟锁相放大器技术一直在发展，但一直存在电子元器件本身会引进较多噪声，模拟乘法器精度低、速度慢、存在零点漂移现象，模拟元器件使用寿命低、易老化等问题。近年来，数字锁相放大器趋于热门。相比模拟锁相放大器，数字锁相放大器运算速度快、实时性强、精度高、数据便于保存，且数字锁相放大器便于调试、改进、更新和移植。此外，双相锁相放大器避免了单相锁相放大器所需的移相电路带来的误差，大大提高了检测精度。但是现有中低端双相锁相放大器对被噪声湮没的已知频率的微弱正弦信号的检测效果不够好。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有中低端双相锁相放大器对被噪声湮没的已知频率的微弱正弦信号的检测效果不够好的问题，本发明提供一种基于DSP和LabVIEW的数字双相锁相放大器。

本发明的基于DSP和LabVIEW的双相锁相放大器，所述锁相放大器包括信号调理模块、DSP模块和LabVIEW软件模块；

信号调理模块包括前置放大电路、低通滤波电路和偏置及保护电路，被测信号经前置放大电路放大后输入至低通滤波电路，经低通滤波电路滤波后的被测信号输入至偏置及保护电路，经偏置及保护电路进行直流偏置后的被测信号输入至DSP模块；

DSP模块，用于对调理后的被测信号进行采样，获得被测信号序列；还用于产生和被测信号同频率的正弦参考信号序列和余弦参考信号序列，将产生的正弦参考信号序列和余弦参考信号序列分别与被测信号序列进行乘法运算，将两路乘法运算的结果以RS232 串口通信的方式发送至LabVIEW软件模块；

LabVIEW软件模块，用于通过RS232串口通信接收两路乘法运算的结果，并对两路乘法运算的结果进行低通滤波，得到稳定的直流常量，再根据所述直流常量求出被测信号的幅值和相位，并显示被测信号的幅值、相位和波形。

所述DSP模块，用于对直流偏置后的被测信号进行采样，获得被测信号序列的具体过程为：

经ADC对被测信号采样后，获得采样值，去除采样值的直流偏置量，将去除直流偏置量的采样值乘以对应比例系数，获得被测信号序列；

去除直流偏置量的过程为：求取所得采样值的平均值，将所得采样值减去平均值，结果即为去除直流偏置量的采样值。

所述DSP模块，将两路乘法运算的结果以串口通信的方式发送的具体过程为：

所述乘法运算的结果为32位浮点型数据，将32位浮点型数据扩大10000倍，将扩大后的数据定义为16位有符号整型数据，然后按16位有符号整型数据的高8位和低8位发送，每次发送8位的数据。

LabVIEW软件模块，用于通过RS232串口通信接收两路乘法运算的结果的过程具体为：

对串口进行配置，利用VISA读取串口缓冲区的数据，将读取的数据还原为32位浮点型数据，获得两路浮点型乘法运算的结果。

所述前置放大电路包括运算放大器OP1-OP3、电阻R₁、电阻R₂、电阻R₃、电阻R₁′、电阻R′₂、电阻R′₃和可变电阻Rg；

被测信号以差模信号U_in ⁺-U_in ^-输入至运算放大器OP1的同相输入端和运算放大器OP3的同相输入端；

运算放大器OP1的反相输入端与可变电阻Rg的可调端和电阻R₁的一端同时连接，电阻R₁的另一端、运算放大器OP1的输出端和电阻R₂的一端同时连接，电阻R₂的另一端、运算放大器OP2的反相输入端和电阻R₃的一端同时连接，电阻R₃的另一端与运算放大器OP2的输出端连接；

运算放大器OP3的反相输入端与可变电阻Rg的固定端和电阻R₁′的一端同时连接，电阻R₁′的另一端、运算放大器OP3的输出端和电阻R′₂的一端同时连接，电阻R′₂的另一端、运算放大器OP2的同相输入端和电阻R′₃的一端同时连接，电阻R′₃的另一端接电源地；

运算放大器OP2的输出端输出放大后的被测信号。

所述低通滤波电路包括运算放大器OP4、电阻R₄、电阻R₅、电阻R₆、电阻R_f1、电容C₁和电容C₂；

电阻R₄的一端输入放大后的被测信号，电阻R₄的另一端与电容C₁的一端、电阻R₅的一端同时连接，电容C₁的另一端接电源地；电阻R₅的另一端与电容C₂的一端、运算放大器OP4的同相输入端同时连接，电容C₂的另一端接电源地；电阻R₆的一端接电源地，电阻R₆的另一端与电阻R_f1的一端、运算放大器OP4的反相输入端同时连接，电阻R_f1的另一端与运算放大器OP4的输出端连接，运算放大器OP4的输出端输出滤波后的被测信号。

所述偏置及保护电路包括运算放大器OP5、电阻R₇、电阻R₈、电阻R₉、电阻R₁₀、电阻R_f2、电容C₃和二极管D₁和二极管D₂；

电阻R₈的一端输入滤波后的被测信号，电阻R₉的一端输入偏置电压值，电阻R₈的另一端与电阻R₉的另一端、电阻R₁₀的一端、运算放大器OP5的同相输入端同时连接，电阻R₁₀的另一端接电源地；电阻R₇的一端接电源地，电阻R₇的另一端与电阻R_f2的一端、运算放大器OP5的反相输入端同时连接，电阻R_f2的另一端、运算放大器OP5的输出端、二极管D₁的阳极、二极管D₂的阴极、电容C₃的一端同时连接，二极管D₁的阴极接电源的正极，二极管D₂的阳极和电容C₃的另一端同时接电源地，运算放大器OP5的输出端输出直流偏置后的被测信号。

本发明的有益效果在于，本发明具有普通锁相放大器应有的功能，能够提取被噪声湮没的已知频率的微弱正弦信号，并且具有高精确度、低成本、便携等优点。此外，本发明的数字式双相锁相放大器使用的是两路参考信号，避免了单相锁相放大器移相电路的缺点；还发挥了DSP模块数据运算处理快和LabVIEW编程简单、界面友好的优势，成功实现了DSP和LabVIEW的串口通信。另外，现有中低端锁相放大器的售价一般在万元以上，而本发明采用DSP模块和LabVIEW软件模块，既节约了成本，又具有较高的性能，完全满足一般场合被噪声湮没的微弱信号检测的需求，亦可作为微弱信号检测领域深入研究的 高性价比平台。

附图说明

图1为具体实施方式中的双相锁相放大器的原理示意图。

图2为具体实施方式中的前置放大电路的电气原理示意图。

图3为具体实施方式中的低通滤波电路的电气原理示意图。

图4为具体实施方式中的偏置及保护电路的电气原理示意图。

图5为具体实施方式中的LabVIEW软件模块串口接收配置的程序原理示意图。

图6为具体实施方式中LabVIEW软件模块获得被测信号的幅值的程序原理示意图。

图7为具体实施方式中LabVIEW软件模块获得被测信号的相位的程序原理示意图。

图8中的通道2为具体实施方式中前置放大电路的输出波形，50mV/格，3.9ms/格。

图9中的通道2为具体实施方式中低通滤波电路的输出波形，100mV/格，3.9ms/格。

图10中的通道1为具体实施方式中低通滤波电路的输出波形，500mV/格，3.9ms/格，通道2为偏置及保护电路的输出波形，500mV/格，3.9ms/格。

图11为具体实施方式中DSP模块采样值转化为真实值的波形图。

图12为DSP模块调试软件CCS观察的0°和90°相位参考信号分别和被测信号做乘法相关运算的结果曲线a和曲线b。

图13为具体实施方式中LabVIEW软件模块显示的被测信号的幅值、相位和波形图。

图14为示波器测量幅值为10mV，频率为100Hz，并附加50％噪声的微弱正弦信号的波形，6mV/格，4.1ms/格。

具体实施方式

结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于DSP和LabVIEW的数字式双相锁相放大器，所述锁相放大器包括信号调理模块、DSP模块和LabVIEW软件模块；

信号调理模块包括前置放大电路、低通滤波电路和偏置及保护电路，被测信号经前置放大电路放大后输入至低通滤波电路，经低通滤波电路滤波后的被测信号输入至偏置及保护电路，经偏置及保护电路进行直流偏置后的被测信号输入至DSP模块；

前置放大电路用于被噪声湮没的微弱信号的放大，使其达到适合检测的范围，低通滤波电路消除一部分高频噪声，以减少后续的数据处理量，偏置及保护电路用于给定正弦信号一个直流偏置，使其瞬时值为正，并且限定在0～3.0V之间，以满足DSP模块的ADC采集要求；

结合图2说明，所述前置放大电路包括运算放大器OP1-OP3、电阻R₁、电阻R₂、电 阻R₃、电阻R₁′、电阻R′₂、电阻R′₃和可变电阻Rg；

被测信号以差模信号U_in ⁺-U_in ^-分别输入至运算放大器OP1的同相输入端和运算放大器OP3的同相输入端；

运算放大器OP1的反相输入端与可变电阻Rg的可调端和电阻R₁的一端同时连接，电阻R₁的另一端、运算放大器OP1的输出端和电阻R₂的一端同时连接，电阻R₂的另一端、运算放大器OP2的反相输入端和电阻R₃的一端同时连接，电阻R₃的另一端与运算放大器OP2的输出端连接；

运算放大器OP3的反相输入端与可变电阻Rg的固定端和电阻R₁′的一端同时连接，电阻R₁ ^′的另一端、运算放大器OP3的输出端和电阻R′₂的一端同时连接，电阻R′₂的另一端、运算放大器OP2的同相输入端和电阻R′₃的一端同时连接，电阻R′₃的另一端接电源地；

运算放大器OP2的输出端输出放大后的被测信号。

本实施方式的前置放大电路由运算放大器和电阻构成，这样的“三运放”结构具有很高的共模抑制比，是一个精密的差动电压增益电路。因此，该电路非常适合微弱信号的前置放大。

前置放大电路的差模放大倍数A_c为：

A_c＝U_o1/(U_in ⁺-U_in ^-)＝(2R₁/R_g+1)(R₃/R₂) (5)

共模放大倍数A_g为：

A_g＝(R₃′-R₃)/R₂＝△R₃/R₂ (6)

被测信号是以差模信号的方式输入，所以其放大倍数取决于R₁、R₂、R₃和R_g的大小，选取R₂＝R₂′＝R₃＝R₃′＝10kΩ，R₁＝R₁′＝100kΩ，R_g选用一个阻值为2kΩ～20kΩ的可调电阻，那么该电路就是一个放大倍数为11～101的可调增益的放大电路，改变R₁,R₂,R₃和R_g的大小，还能实现更大范围的放大倍数。另外，由于共模放大倍数为△R₃/R₂，为了尽可能减少共模噪声的影响，R₃和R₃′应该选择误差很小的精密电阻。

由于被测信号的频率是不确定的，而带通滤波器的中心频率不易改变，所以不考虑使用带通滤波器。另外，提高滤波器阶数可以提高频带衰减速度，有源滤波器则可以解决幅值衰减问题。所以，选择图3中的二阶有源低通滤波电路。

结合图3说明，所述低通滤波电路包括运算放大器OP4、电阻R₄、电阻R₅、电阻R₆、电阻R_f1、电容C₁和电容C₂；

电阻R₄的一端输入放大后的被测信号，电阻R₄的另一端与电容C₁的一端、电阻R₅的一端同时连接，电容C₁的另一端接电源地；

电阻R₅的另一端与电容C₂的一端、运算放大器OP4的同相输入端同时连接，电容C₂的另一端接电源地；电阻R₆的一端接电源地，电阻R₆的另一端与电阻R_f1的一端、运算放大器OP4的反相输入端同时连接，电阻R_f1的另一端与运算放大器OP4的输出端连接，运算放大器OP4的输出端输出滤波后的被测信号。

低通滤波电路的电压放大倍数A_u为：

式中，特征频率f₀＝1/2πRC。并且，二阶有源低通滤波器的截止频率为f_L＝0.37f₀。

本实施方式中，选取R₄＝R₅＝33kΩ_，C₁＝C₂＝1nf，R₆＝10kΩ，R_f1＝20kΩ，所以，截止频率f_L＝0.37f₀＝1784.465Hz，通带放大倍数A_up＝1+R_f1/R₆＝2。

结合图4说明，所述偏置及保护电路包括运算放大器OP5、电阻R₇、电阻R₈、电阻R₉、电阻R₁₀、电阻R_f2、电容C₃和二极管D₁和二极管D₂；

电阻R₈的一端输入滤波后的被测信号，电阻R₉的一端输入偏置电压值；

电阻R₈的另一端与电阻R₉的另一端、电阻R₁₀的一端、运算放大器OP5的同相输入端同时连接，电阻R₁₀的另一端接电源地；

电阻R₇的一端接电源地，电阻R₇的另一端与电阻R_f2的一端、运算放大器OP5的反相输入端同时连接，电阻R_f2的另一端、运算放大器OP5的输出端、二极管D₁的阳极、二极管D₂的阴极、电容C₃的一端同时连接，二极管D₁的阴极接电源的正极，二极管D₂的阳极和电容C₃的另一端同时接电源地，运算放大器OP5的输出端输出直流偏置后的被测信号。

偏置电路是由运算放大器构成的同相加法电路。当U₊＝U_-，R₈＝R₉＝R₁₀，且R_f2＝2R时，偏置电路的输出满足：U_o3＝U₁+U₂，保证偏置电路的输出信号瞬时值都大于零。保护电路是两个二极管组成的箝位电路，将偏置及保护电路的输出箝位在0～3.0V之间。

DSP模块，用于对直流偏置后的被测信号进行采样，获得被测信号序列；还用于产生和被测信号同频率的正弦参考信号序列和余弦参考信号序列，将产生的正弦参考信号序列和余弦参考信号序列分别与被测信号进行乘法运算，将两路乘法运算的结果以RS232串口通信的方式发送；

DSP模块的ADC工作在级联模式、顺序采样、序列发生器连续工作方式，ADC的启动方式选择为软件立即启动，采样频率设为12.5kHz。

直流偏置后的被测信号经ADC采样后，是用0～4095表示真实电压值的0～3.0V，所以需要将采样值转换为真实值，实现方法是将采样值乘以对应比例系数。另外，在ADC采样后，要去除该直流偏置，实现的方法是求出采样所得信号的平均值，再用采样所得信号减去平均值。

在DSP模块中产生和被测信号同频率的正弦参考信号序列和余弦参考信号序列，并且序列的长度要和采样所得信号采样点数一致，然后完成被采集信号和两路参考信号的乘法相关运算。

乘法相关运算结果用RS232串口通信的方式发送到LabVIEW软件模块，但是，乘法相关运算的结果的数据类型是32位浮点型，而DSP模块的串行发送SCI发送缓冲寄存器只有8位，因此乘法相关运算的结果序列中的每个元素都必须“拆分”开才能发送。本实施方式的实现方法如下：将32位浮点型数据扩大10000倍，将扩大后的数据定义为16位有符号整型数据，然后按16位有符号整型数据的高8位和低8位发送，每次发送8位的数据。

LabVIEW软件模块，用于通过串口通信接收两路乘法运算的结果，并对两路乘法运算的结果进行低通滤波，得到稳定的直流常量，再根据所述直流常量求出被测信号的幅值和相位，并显示被测信号的幅值、相位和波形。

在LabVIEW软件模块中进行串口通信具有固定的步骤。首先，利用VISA串口初始化函数对串口通信的串口号、波特率、数据位、停止位和奇偶校验位进行设置；然后，使用VISA读串口和VISA写串口函数对计算机串口内容进行读写；最后，使用VISA串口关闭函数终止串口所有操作，并清空串口缓冲区数据。本实施方式中需要进行串口读取，所以主要用到除VISA写串口函数以外的三个函数，本实施方式的LabVIEW软件模块串 口接收配置程序如图5所示。

LabVIEW软件模块的VISA串口通信发送和接收操作的对象都是字符串类型数据，所以接收完DSP模块发送的数据后，必须将这些字符串类型的数据转换成浮点型数据。本实施方式中把接收到的所有数据用“从字符串还原”函数转化为浮点型数据。

转换完成后，就得到了DSP模块发送的乘法相关运算的结果序列，在对其进行低通滤波前，必须使用“数组至动态数据转换”函数将数组数据转换成波形数据。再对两路乘法相关运算的结果低通滤波后就得到了两个直流常量，编程求得被测信号的幅值和相位。如图6和图7所示分别是计算被测信号的幅值和相位的LabVIEW程序。

本实施方式的实验分析：

用信号发生器产生幅值为10mV，频率为100Hz的正弦信号。如图8和图9中通道2显示的是前置放大电路的输出波形和低通滤波电路的输出波形。根据示波器测得的前置放大电路和低通滤波电路输出信号的幅值，可得两个环节放大倍数分别为11和2，和本实施方式中的参数一致。

如图10所示，通道1是低通滤波电路的输出信号，通道2是偏置电路的输出信号。从示波器显示的结果来看，偏置电路确实使信号电压值增加了1.5V。

用信号发生器产生幅值为10mV，频率为100Hz，并附加50％噪声的正弦信号。运行DSP模块和LabVIEW软件模块程序，图11所示是DSP模块采样值转化为真实值用DSP模块调试软件CCS观察的结果，显然，其幅值刚好在220mV附近，与本实施方式部分的理论推导相符。

图12中曲线a和曲线b分别是CCS观察的0°和90°相位参考信号分别和被测信号做乘法相关运算的结果。显然，所得信号的频率变为了原被测信号频率的两倍，这与理论推导也相符，因为两个同频率的正弦信号相乘所得信号确实是信号频率加倍。

由于DSP模块将乘法相关运算的结果以RS232串口通信的方式发送到了LabVIEW软件，所以LabVIEW软件中也能观察到乘法相关运算的结果。实验中发现，LabVIEW软件接收到的乘法相关运算结果与DSP调试软件CCS中观察到结果完全吻合，因此，DSP模块和LabVIEW软件模块之间的串口通信非常成功。

之后，再对乘法相关运算的结果低通滤波，两路乘法相关运算结果低通滤波后得到两个直流常量，图13中数字双相锁相放大器界面显示了根据这两个直流常量求得的被测信号幅值和相位结果，幅值A和相位分别为：A＝9.935mV，另外，从图11DSP采样所得结果也可以计算得被测信号的相位约为：

对比数字双相锁相放大器界面的显示结果和信号发生器产生的原始信号幅值10mV来看，幅值的检测结果准确无误，对比数字锁相放大器界面的显示结果和DSP的ADC采样结果计算值，相位的检测结果准确无误。

表1不同幅值含噪声微弱正弦信号检测结果

此外，本实施方式还测试了某型号示波器对幅值为10mV，频率为100Hz，并附加50％噪声的微弱正弦信号的检测结果，如图14所示，其峰峰值竟然达到了37mV，显然与实际20mV偏差太大。对比示波器的检测结果和数字锁相放大器的结果来看，本实施方式对示波器检测效果不好的被噪声湮没的微弱信号也具有较好的检测效果。

表1列出了信号发生器产生幅值分别为10mV、15mV、20mV、30mV、50mV，噪声百分比分别为50％、100％的含噪声的微弱正弦信号的检测结果。

从表1的结果来看，该数字锁相放大器的检测准确度很高，幅值检测相对误差<2％，相位检测绝对误差<3°，完全达到了一般场合被噪声湮没的微弱信号检测的指标。

本实施方式具有普通锁相放大器应有的功能，能够提取被噪声湮没的已知频率的微弱正弦信号，能够解决典型的实际问题，并且具有高精确度、低成本、便携等优点。此外，该数字双相锁相放大器使用的是两路参考信号，避免了单相锁相放大器移相电路的缺点；还发挥了DSP数据运算处理快和LabVIEW编程简单、界面友好的优势，成功实现了DSP和LabVIEW的串口通信。总之，本实施方式完全满足一般场合被噪声湮没的微弱信号检测的需求，亦可作为微弱信号检测领域深入研究的高性价比平台。

Claims (6)

1.一种基于DSP和LabVIEW的双相锁相放大器，所述锁相放大器包括信号调理模块、DSP模块和LabVIEW软件模块；

信号调理模块包括前置放大电路、低通滤波电路和偏置及保护电路，被测信号经前置放大电路放大后输入至低通滤波电路，经低通滤波电路滤波后的被测信号输入至偏置及保护电路，经偏置及保护电路进行直流偏置后的被测信号输入至DSP模块；

DSP模块，用于对调理后的被测信号进行采样，获得被测信号序列；还用于产生和被测信号同频率的正弦参考信号序列和余弦参考信号序列，将产生的正弦参考信号序列和余弦参考信号序列分别与被测信号序列进行乘法运算，将两路乘法运算的结果以RS232串口通信的方式发送至LabVIEW软件模块；LabVIEW软件模块，用于通过RS232串口通信接收两路乘法运算的结果，并对两路乘法运算的结果进行低通滤波，得到稳定的直流常量，再根据所述直流常量求出被测信号的幅值和相位，并显示被测信号的幅值、相位和波形；

其特征在于，所述DSP模块获得被测信号序列的具体过程为：

经ADC对被测信号采样后，获得采样值，去除采样值的直流偏置量，将去除直流偏置量的采样值乘以对应比例系数，获得被测信号序列；

去除直流偏置量的过程为：求取所得采样值的平均值，将所得采样值减去平均值，结果即为去除直流偏置量的采样值。

2.根据权利要求1所述的基于DSP和LabVIEW的双相锁相放大器，其特征在于，所述DSP模块，将两路乘法运算的结果以串口通信的方式发送的具体过程为：

所述乘法运算的结果为32位浮点型数据，将32位浮点型数据扩大10000倍，将扩大后的数据定义为16位有符号整型数据，然后按16位有符号整型数据的高8位和低8位发送，每次发送8位的数据。

3.根据权利要求2所述的基于DSP和LabVIEW的双相锁相放大器，其特征在于，LabVIEW软件模块，用于通过RS232串口通信接收两路乘法运算的结果的过程具体为：

对串口进行配置，利用VISA读取串口缓冲区的数据，将读取的数据还原为32位浮点型数据，获得两路浮点型乘法运算的结果。

4.根据权利要求1所述的基于DSP和LabVIEW的双相锁相放大器，其特征在于，所述前置放大电路包括运算放大器OP1-OP3、电阻R₁、电阻R₂、电阻R₃、电阻R₁′、电阻R′₂、电阻R′₃和可变电阻Rg；

被测信号以差模信号U_in ⁺-U_in ^-输入至运算放大器OP1的同相输入端和运算放大器OP3的同相输入端；

运算放大器OP1的反相输入端与可变电阻Rg的可调端和电阻R₁的一端同时连接，电阻R₁的另一端、运算放大器OP1的输出端和电阻R₂的一端同时连接，电阻R₂的另一端、运算放大器OP2的反相输入端和电阻R₃的一端同时连接，电阻R₃的另一端与运算放大器OP2的输出端连接；

运算放大器OP3的反相输入端与可变电阻Rg的固定端和电阻R₁′的一端同时连接，电阻R₁′的另一端、运算放大器OP3的输出端和电阻R′₂的一端同时连接，电阻R′₂的另一端、运算放大器OP2的同相输入端和电阻R′₃的一端同时连接，电阻R′₃的另一端接电源地；

运算放大器OP2的输出端输出放大后的被测信号。

5.根据权利要求4所述的基于DSP和LabVIEW的双相锁相放大器，其特征在于，所述低通滤波电路包括运算放大器OP4、电阻R₄、电阻R₅、电阻R₆、电阻R_f1、电容C₁和电容C₂；

电阻R₄的一端输入放大后的被测信号，电阻R₄的另一端与电容C₁的一端、电阻R₅的一端同时连接，电容C₁的另一端接电源地；电阻R₅的另一端与电容C₂的一端、运算放大器OP4的同相输入端同时连接，电容C₂的另一端接电源地；电阻R₆的一端接电源地，电阻R₆的另一端与电阻R_f1的一端、运算放大器OP4的反相输入端同时连接，电阻R_f1的另一端与运算放大器OP4的输出端连接，运算放大器OP4的输出端输出滤波后的被测信号。

6.根据权利要求5所述的基于DSP和LabVIEW的双相锁相放大器，其特征在于，所述偏置及保护电路包括运算放大器OP5、电阻R₇、电阻R₈、电阻R₉、电阻R₁₀、电阻R_f2、电容C₃和二极管D₁和二极管D₂；

电阻R₈的一端输入滤波后的被测信号，电阻R₉的一端输入偏置电压值，电阻R₈的另一端与电阻R₉的另一端、电阻R₁₀的一端、运算放大器OP5的同相输入端同时连接，电阻R₁₀的另一端接电源地；电阻R₇的一端接电源地，电阻R₇的另一端与电阻R_f2的一端、运算放大器OP5的反相输入端同时连接，电阻R_f2的另一端、运算放大器OP5的输出端、二极管D₁的阳极、二极管D₂的阴极、电容C₃的一端同时连接，二极管D₁的阴极接电源的正极，二极管D₂的阳极和电容C₃的另一端同时接电源地，运算放大器OP5的输出端输出直流偏置后的被测信号。